官地選煤廠煤泥水系統(tǒng)工藝改造研究

劉永強

摘 要：官地選煤廠針對原煤泥水處理系統(tǒng)設備老化、長期高負荷運轉，處理能力低、浮選系統(tǒng)運行能耗高、高灰細泥含量超標等問題，對原煤泥水處理系統(tǒng)進行工藝優(yōu)化改造，通過對洗水閉路循環(huán)管路、分級旋流器和PAM藥劑添加進行工藝優(yōu)化改造，有效提升精煤的回收率，解決浮選效果差、能耗高的問題。

關鍵詞：選煤廠;浮選系統(tǒng);煤泥水;洗水閉路循環(huán);精煤

1 概述

官地選煤廠作為官地礦配套建設的礦井型選煤廠，設計年洗選能力4.0Mt/a，現(xiàn)主要入洗官地礦6#、8#煤，產(chǎn)品主要為原煤、噴吹煤、電精煤三種。采用無壓三產(chǎn)品重介旋流器分選工藝。噴吹精煤和電精煤。采用無壓三產(chǎn)品重介旋流器分選工藝，煤泥經(jīng)濃縮機濃縮后通過板框式壓濾機進行回收。自2006年投產(chǎn)以來，由于系統(tǒng)煤泥水系統(tǒng)運行負荷大，處理能力不足，易發(fā)生故障，導致洗水濃度長期超標，官地選煤廠通過延長煤泥回收周期來間斷性生產(chǎn)，在一定程度上制約生產(chǎn)能力。與此同時，由于原工藝流程中煤泥未經(jīng)分選直接混入精煤和副產(chǎn)品中，降低精煤品質，還導致煤泥中精煤的嚴重流失。為此，官地選煤廠針對原煤泥水處理工藝存在的不足，采用阻尼干擾床替換弧形脫水篩，對分級旋流器的煤泥進行高效分選回收，并增設雙流態(tài)微泡浮選機對浮選工藝環(huán)節(jié)進行升級改造，提升精煤產(chǎn)率，降低灰分。

2 原有的洗選工藝系統(tǒng)存在的不足

官地選煤廠原采用無壓三產(chǎn)品重介旋流器洗選工藝，粗煤泥經(jīng)脫泥篩后未得到有效回收，煤泥通過旋流器分級后底流流入無壓三產(chǎn)品重介旋流器進行分選回收，而分級旋流器溢流、各級脫介和脫水篩篩下物則進入浮選系統(tǒng)。該洗選模式主要存在以下問題：

無壓三產(chǎn)品重介旋流器受入選物料顆粒度的下降，導致分選精度下降，采用原洗選工藝流程的細粒煤通過分級旋流器的底流直接流入無壓三產(chǎn)品重介旋流器后分選效果差，致使精煤灰分偏高。如借助調(diào)整分選密度來保障精煤產(chǎn)品的灰分，在一定程度上會減少精煤產(chǎn)量。

粗煤泥在無壓三產(chǎn)品重介質旋流器內(nèi)部未有效分選，同時分選過程中煤粒相互碰撞破碎，增加了細煤泥的產(chǎn)量同時又使合格介質的分流量加大，需增加磁選機數(shù)量和浮選入料量，加大后期壓濾作業(yè)的運行負荷。

浮選系統(tǒng)跑粗，精煤流失嚴重，同時也會給后續(xù)的煤泥水系統(tǒng)帶來安全隱患。為提升精煤產(chǎn)量，往往是通過增加藥劑量對這部分粗煤泥進行有效回收，這在一定程度上會污染精煤品質，增加精煤灰分。

與此同時，官地選煤廠根據(jù)客戶要求，對產(chǎn)品進行重新定位，主要產(chǎn)品定位高爐噴吹煤和精煤。由于原有的TBS粗煤泥分選系統(tǒng)的效果不理想，為提升精煤品質和產(chǎn)量，有效調(diào)節(jié)浮選系統(tǒng)的入料顆粒度，選用孔徑0.5mm的脫泥篩。直接導致篩分效率降低，只能增加脫泥篩數(shù)量。針對原洗選工藝系統(tǒng)存在的不足，官地選煤廠現(xiàn)行工藝存在上述諸多問題，對原煤泥水系統(tǒng)進行優(yōu)化改造。

3 優(yōu)化改造方案

3.1 方案設計

為提高粗煤泥的分選效果，官地選煤廠采用阻尼干擾床替換弧形脫水篩，對分級旋流器的煤泥進行高效分選回收;增設雙流態(tài)微泡浮選機來提升精煤產(chǎn)率，使得降低灰分和脫硫效果顯著，實現(xiàn)了清水洗煤與洗水閉路循環(huán)。優(yōu)化改造后的分選工藝流程如圖1所示。

由圖可知，采用阻尼干擾床替換原洗選工藝流程中弧形脫水篩和變頻脫水篩兩段篩子，實現(xiàn)對分級旋流器的高效分選，阻尼干擾床溢流通過高頻篩進行脫水后可直接獲得一部分精煤產(chǎn)品，而阻尼干擾床的底流則直接流入中煤。脫泥篩環(huán)節(jié)簡化，篩孔加大也降低脫水篩的運行壓力。分級旋流器對細煤泥的高效分離，也避免對精煤的污染，提升精煤品質。增加的浮選環(huán)節(jié)實現(xiàn)官地選煤廠的洗水閉路循環(huán)，提升精煤品質，同時還減少污染。

3.2 煤質特征分析

對系統(tǒng)改造前后工藝技術指標進行統(tǒng)計分析，精煤回收效率提升8%，煤泥回收能力提升了1.5%，每年多回收精煤31萬t。

4 優(yōu)化改造效益分析

官地選煤廠為年處理能力300萬t的大型坑口選煤廠，通過對以往的生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，精煤產(chǎn)品中粗煤泥含量達到了25.4%，灰分平均達到13%，受官地礦開采煤質不穩(wěn)定影響，灰分最高達到17.5%，直接影響精煤產(chǎn)品的質量。如采用原有的洗選工藝，大部分煤泥直接進入重介質旋流器和浮選系統(tǒng)，會增加重介質與浮選藥劑的消耗。通過采用阻尼干擾床對選流器的溢流進行分選回收，則會降低重介質與浮選藥劑的使用量，提升精煤產(chǎn)量。

介質消耗。通過試驗表明，采用阻尼干擾床對旋流器溢流進行分選后，提升粗煤泥的回收率。介質消耗降低到1.6kg/t，按介質900元/t計算每年節(jié)約成本380余萬元。

藥劑消耗。官地選煤廠的原煤煤泥含量占全樣的30.45%，煤泥含量大使浮選藥劑大量消耗，噸煤消耗量達到了0.4kgt。對系統(tǒng)進行改造后，占煤泥總量28.61%的粗煤泥進入干擾床分選，降低后續(xù)浮選系統(tǒng)的工作壓力，減少浮選藥劑的使用量。經(jīng)試驗分析，改造后系統(tǒng)的浮選藥劑消耗量減少為0.2kg/t，按藥劑平均價格8000元/t計算，每年可以為官地選煤廠節(jié)約價值為S=200000×（0.4-0.2）×8=432萬元。

未改造前為提高精煤產(chǎn)量，單純增加入洗量，采用重介+浮選的工藝流，將-0.5mm煤泥全部浮選，會增加后續(xù)的浮選和加壓過濾系統(tǒng)的運行負荷，從而限制了整個洗煤廠的處理量。優(yōu)化改造后通過采用阻尼干擾床對分級旋流器進行高效分選，減輕后續(xù)的浮選和壓濾環(huán)節(jié)的運行負荷，有效降低重介質與浮選藥劑的使用量，大幅提升洗選能力，每年多回收精煤31萬t左右，按官地礦精煤價格400元/t計算，每年可為官地選煤廠增加經(jīng)濟收益8600余萬元，經(jīng)濟與社會效益顯著。

5 結論

官地選煤廠針對現(xiàn)有的粗煤泥分選系統(tǒng)存在的不足，通過采用阻尼干擾床對分級旋流器進行高效分選，結論如下：

通過采用阻尼干擾床對粗煤泥分選系統(tǒng)進行優(yōu)化改造。驗證結果表明：當精煤灰分<10.00%時，阻尼干擾床比原分選工藝提升精煤產(chǎn)率3.1%，精煤灰分由原來的11.8%降低為9.5%，減少了2.3%，分選精度提升了0.1g/cm3。

采用阻尼干擾床對原粗煤泥分選系統(tǒng)進行升級改造后，使上升水流速度直接影響精煤產(chǎn)量和灰分，降低入料濃度和速率的影響效果。同時降低介質與浮選藥劑的使用量，減少生產(chǎn)成本，提升經(jīng)濟效益。